[FPGA开发] 【Altera SoC体验之旅】对ADC采样数据进行FFT处理

BOB_Sun

[FPGA开发] 【Altera SoC体验之旅】对ADC采样数据进行FFT处理

本文转自  http://bbs.eeworld.com.cn/thread-459630-1-1.html

前面看了柱斑的3篇有关ADC采样的帖子，我的板子没有ADC，所以我也只能从同事的DAQ采集得到的数据进行FFT处理，当然只是进行仿真。学校学习的FFT的原理老早就丢给了老师，最近一段时间花了点时间复习了FFT的物理意义，这些信息大家都可以通过度娘得到



FFT的作用有很多种，那么我们做FFT的意义非常简单，就是分析信号源中的频率分量，并精确得到每个频率分量的幅度，相位信息我们不关注。对了，fft我们没有能力自行设计代码，所以啦，只能使用Altera的IP核。



在例化FFT使用之前，先简单描述下我们的系统。信号源来自光电探测器，为了提取出微弱的信号，信号在光域进行了声光调制，所以最终电信号在频率分析可以获得最大的动态范围。信号调制的频率应该KHz级别，所以我们的ADC采样速率不是很高，20MHz左右即可。只是信号调制时间长度一般是1ms，要求采样时间长度达到秒级，所以虽然采样率不高，但是每次处理的数据量还是比较大，比如一帧（1ms）数据采样后得到20000个样本。



根据上述分析，那么在例化FFT的时候初步确定选用Streaming模式（个人感觉应该可以使用缓冲突发模式），fft转换长度选为2048.这样最小分辨出的频率是20000KHz/2048大致等于9KHz。



由于事先不知道信号调制的频率，所以选择了上述FFT的参数，结果悲剧发生了，FFT转换的结果始终是只有DC分量，询问同事得知信号调制在10KHz左右

  

上图没有放大，我仔细放大查看过，确实没有其他频率分量（我查的是输出实部，虚部是底噪的响应）；后来发现问题所在之后，重新例化了FFT，使用了32768点转换，这样最小可以分辨到610Hz。仿真结果如下图所示：

  

从上图我们可以看到信号频谱出现在了第18个点上，该点大致频率等于610*18=10.98KHz。



大致仿真过程就是这样了，最后也学柱斑来几个总结：

1、是FFT给ADC采样数据进行转换的时候，ADC的数据从FFT的实部输入，虚部输入端口接0。这个为何这么做我也是不太清楚，看到有人这么做就这么做，给Altera提了SR，人家回复说可以这么做，至于具体虚部要不要接数据，人家说要根据自己的算法来决定。

2、FFT的结果从上面仿真的结果来看，是不是我采用实部输出就可以呢？这个问题我也在SR里咨询了，答复也是可以的。但是FFT的用户手册说了，由于FFT核采用但是块浮点实现的，所以为了不丢失精度，最终结果是需要与EXP（指数）输出进行缩放处理，上图的src_value就是我缩放处理后实部的平方加上虚部的平方再开发得到的，这样得到的结果应该是FFT转换后的幅度吧。由于项目需要获取信号的精确幅度，所以我的疑问是直接从实部得到幅度值还是需要进行上述转换得到？


3、最后一个问题是图中明显看到出现了频率分量的镜像，那么32768点fft是不是只能分辨出一半的频率分量呢？比如20MHz的话只能分辨出610Hz到10MHz而不是610Hz到20MHz呢？因为后半部分都是前半部分的镜像啊。